中元华电ZH 5嵌入式电力故障录波分析装置

　　中元华电ZH-5嵌入式电力故障录波分析装置

　　ZH-5系列嵌入式电力故障录波分析装置是采用嵌入式图形系统，以及当今为先进的DSP与32位嵌入式CPU，结合高性能的嵌入式实时操作系统而设计的，适应电力系统发展需求的暂态故障记录和稳态记录装置。

　　本装置采用了全嵌入式设计，使用了嵌入式图形操作系统、的DSP技术、大规模FPGA技术、嵌入式实时操作系统技术、网络通信技术，并结合了电力系统的发展，特别是嵌入式图形操作系统的使用，大大提高了装置的可靠性和稳定性。

　　ZH-5嵌入式电力故障录波分析装置是采用采用嵌入式图形系统和VxWorks、DSP构成的纯嵌入式故障录波和分析装置。它是国内款在高可靠性实时操作系统VxWorks上，实现了基于嵌入式图形系统的图形界面的录波装置，可广泛适用于110kV~1000kV电压等级的变电站和换流站。

　　ZH-5嵌入式电力故障录波分析装置，符合以下主要标准：

　　vDL/T663-1999：《220～500kV电力系统故障动态记录装置检验测试要求》

　　vDL/T553-94：《220～500kV电力系统故障动态记录技术准则》

　　vIEC60255-24:2001：《电气继电器第24部分：电力系统暂态数据交换的通用格式(COMTRADE)》

　　2.总体结构

　　ZH-5嵌入式电力故障录波分析装置主要由嵌入式CPU系统、嵌入式DSP系统和信号变送部分三大部分构成。DSP系统负责A/D采样、判据计算以及GPS对时处理等。

　　图2.1系统结构图

　　嵌入式CPU系统采用VxWorks作为实时嵌入式操作系统，以及针对VxWorks设计的嵌入式图形操作系统，负责故障数据的分析、存储、通信，以及人机交互等。

　　ZH-5录波装置的嵌入式图形系统提供与Window风格的界面，可以支持键盘、鼠标和USB存储设备，配合12.1〞工业级液晶显示器，整套装置非常简单易用。ZH-5在嵌入式图形操作系统上，提供包括波形显示、波形分析、公式编辑器、定值整定等全部录波器功能。软件功能并没有因为采用嵌入式设计而有任何的缩水。

　　3.技术特点

　　3.1.纯嵌入式结构和基于VxWorks的图形界面

　　ZH-5嵌入式电力故障录波装置采用基于VxWorks的纯嵌入式结构，使用了嵌入式图形系统。包括数据采集、数据存储、人机接口、波形分析、波形显示、波形打印、远程通信等录波器的全部功能都是在嵌入式硬件和软件平台上实现的。

　　ZH-5录波装置采用与Windows类似的图形界面，操作简单，容易使用，支持键盘、鼠标和USB移动磁盘。对装置的参数设置、调试、整定都可以在嵌入式图形界面上完成，可彻底脱离基于Windows的软件。

　　3.2.对病毒免疫

　　ZH-5整套录波装置都是使用高可靠性的VxWorks嵌入式操作系统，并针对录波装置的需求和特点，开发专用软件并对VxWorks操作系统进行裁减，因此不会感染病毒，不会被恶意程序入侵，不会成为病毒和恶意软件攻击联网设备的跳板，也有利于增强其它联网设备和整个网络的稳定性。

　　3.3.稳态连续记录

　　ZH-5嵌入式电力故障录波装置启动后，就开始以1000Hz的采样率记录所有通道的采样数据。稳态连续记录数据，可以查看到波形的相位信息，比有效值记录方式更具有使用价值。通过配置大容量的存储器，ZH-5可以保存最近至少3天的稳态连续记录数据。稳态连续记录数据采用自动循环覆盖技术。

　　3.4.完备的对时接口

　　ZH-5嵌入式电力故障录波装置支持NTP/SNTP、IRIG-B、分脉冲、秒脉冲等对时接口。其中NTP/SNTP对时支持主动请求、接收广播、接收组播三种模式，可适应多种NTP/SNTP对时网络。NTP/SNTP支持冗余对时网络配置，采用主动请求模式时，可设置2组时间服务器IP地址，互为备用，自动切换。

　　3.5.支持IEC61850-8规约

　　ZH-5嵌入式电力故障录波装置根据IEC61850规范对录波器进行建模，涵盖了暂态录波和稳态连续记录功能。装置支持MMS通信规约，支持采用61850规约接入子站和主站。

　　ZH-5嵌入式电力故障录波装置61850通信规约实现了数据集、定值组服务、报告服务、控制服务、文件服务。ZH-5录波装置实现了COMTRADE1999格式的录波文件传输、定值整定、切换、激活，以及SOE上送、远程启动录波等功能。

　　4.技术指标

　　4.1.输入信号

　　1)可接入80路模拟量和160路开关量；

　　2)交流额定相电压：57.7V，50Hz；

　　3)交流额定电流：1A或5A，50Hz；

　　4)模拟量线性工作范围：

　　v交流电压回路：0.05V~180V；

　　v交流电流回路：0.01IN~36IN；

　　v直流电压回路：0.05~1倍量程，量程为5000V，可定制；

　　v直流电流回路：0.01mA~20mA；

　　5)过载能力：

　　v交流电压回路：3倍额定电压，连续工作

　　v交流电流回路：2倍额定电流，连续工作

　　20倍额定电流工作10s

　　40倍额定电流工作1s

　　6)直流回路的隔离耐压

　　可达5000Vrms，用户可定制；

　　7)开关量信号类型

　　可接入空接点、DC110V、DC220V开关量。允许几种开关量混合接入。

　　4.2.性能指标

　　1)暂态录波数据采用A-B-C段方式记录，A、B、C段全部采用瞬时采样值记录，C段可根据扰动状态无限延长；

　　2)暂态录波AB段采样率可整定为10，000、5，000、2，000Hz，C段固定为1000Hz；

　　3)AB段采样率为10，000Hz时，暂态录波谐波分辨率为99次；

　　4)AB段采样率为10，000Hz时，暂态录波开关时间分辨率为0.1ms；

　　5)25℃时，额定值下的电流、电压波形采样精度优于?0.3％；

　　6)25℃时，额定值下的各路电压、电流之间的有效值测量相对误差小于?0.5％；

　　7)有功功率、无功功率、视在功率测量误差不超过?0.5%；

　　8)装置的各路交流电压、交流电流相互之间的相位测量误差≤1?；

　　9)温度从-20℃至60℃的变化引起的误差不超过满刻度的?1.0%；

　　10)采用零漂自适应技术。